第六章脈沖波形的產(chǎn)生和整形備份用

第六章脈沖波形的產(chǎn)生和整形備份用第一頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.2施密特觸發(fā)器6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器6.2.2集成施密特觸發(fā)器6.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用第二頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第三頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.1對(duì)稱式多諧振蕩器6.4.2非對(duì)稱式多諧振蕩器6.4.3環(huán)形振蕩器6.4.4用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器6.4.5石英晶體多諧振蕩器*6.4.6壓控振蕩器6.4多諧振蕩器第四頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能6.5.2用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器6.5.3用555定時(shí)器接成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器6.5.4用555定時(shí)器接成的多諧振蕩器6.5555定時(shí)器及其應(yīng)用第五頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.1概述在數(shù)字系統(tǒng)中，矩形脈沖作為時(shí)鐘信號(hào)控制和協(xié)調(diào)著整個(gè)數(shù)字系統(tǒng)的工作，所以時(shí)鐘脈沖的好壞直接關(guān)系整個(gè)系統(tǒng)能否正常工作。獲得矩形脈沖的方法一般有兩種：一種是利用各種形式的多諧振蕩器電路直接產(chǎn)生需要的矩形波脈沖。一種是通過(guò)整形電路把已有的周期性信號(hào)，變換為符合要求的矩形脈沖信號(hào)。第六頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五矩形脈沖特性的主要參數(shù)圖6.1.1描述矩形脈沖特性的主要參數(shù)T——脈沖周期，在周期性脈沖序列中，兩個(gè)相鄰脈沖間的時(shí)間間隔。Vm——脈沖幅度，脈沖電壓的最大變化幅度。tW——脈沖寬度，從脈沖前沿上升到0.5Vm開始到脈沖后沿下降到0.5Vm為止的一段時(shí)間。tr—上升時(shí)間，脈沖前沿從0.1Vm上升到0.9Vm所需的時(shí)間。tf——下降時(shí)間，脈沖后沿從0.9Vm下降到0.1Vm所需的時(shí)間。q——占空比，脈沖寬度和脈沖周期的比值。q=tw/T第七頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.2施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是一種能夠把輸入波形整形成為適合于數(shù)字電路需要的矩形脈沖的電路。施密特觸發(fā)器性能的兩個(gè)重要特點(diǎn)第一，輸入信號(hào)從低電平上升的過(guò)程中，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的電平，與輸入信號(hào)從高電平下降過(guò)程中對(duì)應(yīng)的輸入轉(zhuǎn)換電平不同第二，電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過(guò)電路內(nèi)部的正反饋過(guò)程使輸出電壓波形的邊沿變得很陡第八頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.2.1用COMS反相器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器（a)電路（b）圖形符號(hào)6.2.1用門電路組成的施密特觸發(fā)器將兩級(jí)反相器串聯(lián)，同時(shí)通過(guò)分壓電阻把輸出端的電壓反饋到輸入端，就構(gòu)成了圖6.2.1（a）的施密特觸發(fā)器電路反相器G1和G2是CMOS電路，閾值電壓為,且R1<R2vI=0時(shí)，G1和G2接成了正反饋電路，vO=VOL≈0，G1的輸入vI′≈0第九頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五vI從0升高并達(dá)到vI′=VTH時(shí)，G1進(jìn)入電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，vI′的增加引發(fā)如下的正反饋，vO=VOH≈VDDvI′VOlvO正向閾值電壓VT+：vI上升過(guò)程中電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓（6.2.1）vI從VDD下降并達(dá)到vI′=VTH時(shí)，vI′的下降引發(fā)如下的正反饋，vO=VOL≈0vI′VOlvO第十頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五負(fù)向閾值電壓VT-：vI下降過(guò)程中電路狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)對(duì)應(yīng)的電壓將VDD=2VTH帶入上式得（6.2.2）回差電壓△VT：VT+與VT-之差（6.2.3）第十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五根據(jù)式（6.2.1）、（6.2.2）畫出電路的電壓傳輸特性圖圖6.2.2圖6.2.1電路的電壓傳輸特性（a）同相輸出（b）反相輸出圖6.2.2（b）是以圖6.2.1（a）vO′作為輸出端的電壓傳輸特性，把這種形式的電壓傳輸特性叫做反相輸出的施密特觸發(fā)器第十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五【例6.2.1】在圖6.2.1（a）電路中，如果要求VT+=7.5V，△VT=5V，試求R1、R2和VDD的值解：由式（6.2.1）、（6.2.2）和（6.2.3）得：解出R2=2R1，VTH=5V。應(yīng)取VDD=10V為保證反相器G2輸出高電平的負(fù)載電流不超過(guò)最大允許電流（6.2.4）如果G1、G2選用CC4069反相器，VDD=10V，IOH（max）=1.3mA,由式（6.2.4）得第十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五在使用TTL門電路組成施密特觸發(fā)器時(shí)，經(jīng)常采用圖6.2.3所示的電路圖6.2.3用TTL門電路接成的施密特觸發(fā)器串進(jìn)的二極管，防止vO=VOH時(shí)，門G2的負(fù)載電流過(guò)大正向閾值電壓VT+：（6.2.5）負(fù)向閾值電壓VT-：VT-=VTH回差電壓△VT：（6.2.6）二極管的導(dǎo)通壓降第十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.2.2集成施密特觸發(fā)器圖6.2.4帶與非功能的TTL集成施密特觸發(fā)器核心部分是由T1、T2、R2、R3、R4組成的施密特觸發(fā)器嚴(yán)格地講這是一個(gè)DTL電路，即輸入端為二極管結(jié)構(gòu)而輸出端為三極管結(jié)構(gòu)第十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五假定三極管發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通壓降和二極管的正向?qū)▔航稻鶠?.7V輸入端電壓時(shí)，T1截止而T2導(dǎo)通。若逐漸升高并使時(shí)，T1進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，有如下的正反饋過(guò)程發(fā)生從高電平逐漸下降，降到只有0.7V左右時(shí)，有如下的正反饋發(fā)生第十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五由圖6.2.4寫出T1截止，T2飽和導(dǎo)通時(shí)電路的方程（6.2.7）分別表示T2飽和導(dǎo)通時(shí)b—e和ｃ—ｅ間的壓降假定iR3≈iC2，則從式（6.2.7）求出（6.2.8）（6.2.9）第十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五將圖6.2.4中給定的參數(shù)代入式（6.2.8）、（6.2.9），得：當(dāng)vI′從高電平下降至僅比R4上的壓降高0.7V以后，T1脫離飽和，vCE1開始上升，T2開始導(dǎo)通引起正反饋，因此轉(zhuǎn)換時(shí)R4上的壓降為：（6.2.10）整個(gè)電路的輸入電壓vI等于vI′減去輸入端二極管的壓降VD，故得:第十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.2.5集成施密特觸發(fā)器7413的電壓傳輸特性第十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五CMOS集成施密特觸發(fā)器圖6.2.6CMOS集成施密特觸發(fā)器CC40106電路的核心部分是由T1～T6組成的施密特觸發(fā)器第二十頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.2.7集成施密特觸發(fā)器CC40106的特性（a）電壓傳輸特性（b）VDD對(duì)VT+、VT-的影響集成電路內(nèi)部器件參數(shù)差異較大，VT+、VT-的數(shù)值有較大的分散性。VT+、VT-不僅受VDD的影響，而且VDD確定時(shí)VT+、VT-值對(duì)不同器件可能不完全一樣第二十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.2.3施密特觸發(fā)器的應(yīng)用一、用于波形變換利用施密特觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中的正反饋?zhàn)饔?，把邊沿變化緩慢的周期信?hào)變換為邊沿很陡的矩形脈沖信號(hào)圖6.2.8用施密特觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)波形變換第二十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、用于脈沖整形圖6.2.9用施密特觸發(fā)器對(duì)脈沖整形圖（a）傳輸線上電容較大，波形的上升和下降沿明顯變壞圖（b）傳輸線較長(zhǎng)，而且接受端的阻抗和傳輸線的阻抗不匹配，在波形的上升沿和下降沿將產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象圖（c）當(dāng)其他脈沖信號(hào)通過(guò)導(dǎo)線間的分布電容或公共電源線疊加到矩形脈沖信號(hào)時(shí)，信號(hào)上將出現(xiàn)附加的噪聲第二十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、用于脈沖鑒幅圖6.2.10用施密特觸發(fā)器鑒別脈沖幅度施密特觸發(fā)器能將幅度大于VT+的脈沖選出構(gòu)成多諧振蕩器第二十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器工作特性的特點(diǎn)第一，有穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩個(gè)不同的工作狀態(tài)第二，在外界觸發(fā)脈沖作用下，能從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，在暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間后，再自動(dòng)返回穩(wěn)態(tài)第三，暫穩(wěn)態(tài)維持時(shí)間的長(zhǎng)短取決于電路本身的參數(shù)，與觸發(fā)脈沖的寬度和幅度無(wú)關(guān)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器被廣泛用于脈沖整形、延時(shí)（產(chǎn)生滯后于觸發(fā)脈沖的輸出脈沖）以及定時(shí)（產(chǎn)生固定時(shí)間寬度的脈沖）等第二十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.1用門電路組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的暫穩(wěn)態(tài)通常都是靠RC電路的充、放電過(guò)程維持。根據(jù)RC電路的不同接法，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器分為微分型和積分型一、微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖6.3.1微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路由CMOS門電路和RC微分電路構(gòu)成第二十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五對(duì)于CMOS電路可以認(rèn)為：VOH≈VDD、VOL≈0，VTH≈0.5VDD，在穩(wěn)態(tài)下vI=0、vI2=VDD,故vO=0、vO1=VDD,電容上沒有電壓vd上升到VTH以后，引發(fā)如下的正反饋過(guò)程，電路進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)，輸出vO=1。vdvO1vI2vO電容充電到vI2=VTH時(shí)，又引發(fā)一個(gè)正反饋，使電路迅速恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)，vO=0vI2vOvO1當(dāng)觸發(fā)脈沖信號(hào)vI加到輸入端時(shí)，在vd端產(chǎn)生很窄正脈沖，第二十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.3.2圖6.3.1電路的電壓波形圖輸出脈沖寬度tW：電容C開始充電到vI2上升至VTH的時(shí)間電容充、放電過(guò)程中，電容上電壓從充、放電開始到變化至某一數(shù)值VTH所經(jīng)過(guò)的時(shí)間：（6.3.1）電容電壓充、放電的終了值電容電壓的起始值第二十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.3.3圖6.3.1電路中電容C充電的等效電路根據(jù)圖6.3.2和式（6.3.1）解得（6.3.2）輸出脈沖的幅度（6.3.3）第二十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.3.4圖6.3.1電路中電容C放電的等效電路恢復(fù)時(shí)間：（6.3.4）分辨時(shí)間：在保證電路能正常工作前提下，允許兩個(gè)相鄰觸發(fā)脈沖之間的最小時(shí)間間隔。（6.3.5）第三十頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖6.3.5積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器電路由TTL與非門和反相器以及RC積分電路組成電路中R的阻值不能取得太大，電路用正脈沖觸發(fā)第三十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.3.6圖6.3.5電路的電壓波形圖第三十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.3.7圖6.3.5電路中電容C的放電回路和vA的波形（a）放電回路（b）vA的波形（6.3.6）（6.3.7）（6.3.8）（6.3.9）第三十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.3.2集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器一、TTL集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖6.3.8集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的邏輯圖(6.3.10)圖6.3.8是在普通微分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的基礎(chǔ)上附加以輸入控制電路和輸出緩沖電路而形成輸出脈沖寬度由Rext和Cext的大小決定第三十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五表6.3.1集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的功能表0××01111110×11100××1010×101×0vOvOBA2A1輸出輸入第三十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.3.9集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的工作波形圖第三十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.3.10示出了使用外部電阻和內(nèi)部電阻時(shí)電路連接方法圖6.3.10集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器74121的外部連接方法（a）使用外接電阻Rext（下降沿觸發(fā)）（b）使用內(nèi)部電阻Rint（上升沿觸發(fā)）第三十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五目前使用的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有不可重復(fù)觸發(fā)和可重復(fù)觸發(fā)兩種圖6.3.11不可重復(fù)觸發(fā)型與可重復(fù)觸發(fā)型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的工作波形（a）不可重復(fù)觸發(fā)型（b）可重復(fù)觸發(fā)型不可重復(fù)觸發(fā)型:進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，觸發(fā)脈沖不影響工作過(guò)程，暫態(tài)結(jié)束后，才接收下一個(gè)觸發(fā)脈沖可重復(fù)觸發(fā)型:進(jìn)入暫穩(wěn)態(tài)后，觸發(fā)脈沖影響工作過(guò)程，再加入觸發(fā)脈沖，電路將被重新觸發(fā)，使輸出脈沖再維持一個(gè)tW寬幅第三十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五*二、CMOS集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖6.3.12集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CC14528的邏輯圖電路的核心部分是由積分電路、三態(tài)門和三態(tài)門的控制電路構(gòu)成的積分型單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器第三十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.3.13集成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CC14528的工作波形第四十頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4多諧振蕩器多諧振蕩器是一種自激振蕩器多諧振蕩器產(chǎn)生的矩形波含有豐富的高次諧波分量第四十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.1對(duì)稱式多諧振蕩器圖6.4.1對(duì)稱式多諧振蕩器圖6.4.2TTL反相器（7404）的電壓傳輸特性對(duì)稱式多諧振蕩器的典型電路G1、G2工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)或線性區(qū)第四十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五設(shè)置適當(dāng)?shù)钠秒妷?，可使反相器靜態(tài)時(shí)工作在放大狀態(tài)圖6.4.3計(jì)算TTL反相器靜態(tài)工作點(diǎn)的等效電路輸出電壓：（6.4.1）斜率：vO=0時(shí)與橫軸交在：這條直線與電壓傳輸特性的交點(diǎn)就是反相器的靜態(tài)工作點(diǎn)第四十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五vI微小的正跳變，引起的正反饋過(guò)程vI1vO1vI2vO2電路進(jìn)入第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，同時(shí)電容C1開始充電、C2開始放電圖6.4.4圖6.4.1電路中電容的充、放電等效電路（a）C1充電的等效電路（b）C2放電的等效電路第四十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五根據(jù)戴維南定理求得等效電阻和等效電源，分別為：（6.4.2）（6.4.3）C1經(jīng)R1、RF2兩路同時(shí)充電，充電速度較快，vI2首先上升到G2的閾值電壓，引起正反饋過(guò)程vI2vO2vI1vO1電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。同時(shí)C2開始充電而C1開始放電，這一過(guò)程和C1充電、C2放電的過(guò)程完全對(duì)應(yīng)。電路不停地在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間往復(fù)振蕩，在輸出端產(chǎn)生矩形脈沖。第四十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電路中各點(diǎn)的電壓如圖6.4.5所示圖6.4.5圖6.4.1電路中各點(diǎn)電壓的波形第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間（6.4.4）電路的振蕩周期（6.4.5）如G1、G2為74LS系列反相器（6.4.6）VIK為TTL輸入端負(fù)的鉗位電壓第四十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五【例6.4.1】在圖6.4.1所示的對(duì)稱式多諧振蕩器電路中，已知， 試計(jì)算電路的振蕩頻率解：由式（6.4.2）和（6.4.3）得將得值代入式（6.4.5）得故振蕩周期為：第四十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.2非對(duì)稱式多諧振蕩器圖6.4.1的電路簡(jiǎn)化，設(shè)置適當(dāng)?shù)钠秒妷?，電路仍然沒有穩(wěn)定狀態(tài)，只能在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間往復(fù)振蕩圖6.4.6非對(duì)稱式多諧振蕩器圖6.4.7圖6.4.6電路中CMOS反相器靜態(tài)工作點(diǎn)確定靜態(tài)工作點(diǎn)在電壓傳輸特性轉(zhuǎn)折區(qū)的中點(diǎn)RF的阻值選擇沒有嚴(yán)格限制第四十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.4.8圖6.4.6電路中電容的充、放電等效電路（a）放電的等效電路（b）充電的等效電路vI1正跳變引起的正反饋過(guò)程vI1vI2vO2

電路進(jìn)入第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，電容C開始放電vI1降到VTH時(shí)，另一個(gè)正反饋過(guò)程發(fā)生，vI1vI2vO2

vO2跳變?yōu)榈碗娖剑娐愤M(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài)，同時(shí)電容C開始充電。當(dāng)充電到vI1=VTH時(shí)，vO2跳變到高電平，電路進(jìn)入第一暫穩(wěn)態(tài)。第四十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五電容C的充電時(shí)間為：（6.4.7）圖6.4.9圖6.4.6電路的工作波形圖RC電路充、放電過(guò)程中電阻兩端的電壓從過(guò)渡過(guò)程開始到變?yōu)槟骋粩?shù)值VTH所經(jīng)過(guò)的時(shí)間（6.4.8）電容C的放電時(shí)間為：（6.4.9）電路的振蕩周期為：（6.4.10）第五十頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五

【例6.4.2】在圖6.4.6的非對(duì)稱式多諧振蕩器電路中，已知G1、G2為CMOS反相器CC4007，輸出電阻小于200歐。若取VDD=10V，試求電路的振蕩頻率。解：由于反相器輸出電阻遠(yuǎn)小于RF，而RP又較大，所以可用式（6.4.10）計(jì)算電路的振蕩周期，得到故電路的振蕩周期為：第五十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.3環(huán)形振蕩器環(huán)形振蕩器利用延遲負(fù)反饋產(chǎn)生振蕩，是利用門電路的傳輸延遲時(shí)間將奇數(shù)個(gè)反相器首尾相接而構(gòu)成的圖6.4.10最簡(jiǎn)單的環(huán)形振蕩器vI1產(chǎn)生了微小的正跳變，經(jīng)過(guò)3tpd時(shí)間以后，vI1自動(dòng)跳變?yōu)榈碗娖剑辉俳?jīng)過(guò)3tpd時(shí)間以后，vI1又跳變?yōu)楦唠娖剑绱送鶑?fù)，就產(chǎn)生了自激振蕩，振蕩周期為T=6tpd。將任何大于、等于3的奇數(shù)個(gè)反相器首尾相連地接成環(huán)形電路，都能產(chǎn)生自激振蕩，而且振蕩周期為：T=2ntpdn為串聯(lián)反相器的個(gè)數(shù)（6.4.11）第五十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五門電路的傳輸延遲時(shí)間極短，獲得低一些的頻率很困難，而且頻率不宜調(diào)節(jié)圖6.4.11圖6.4.10電路的工作波形圖第五十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.4.12帶RC延遲電路的環(huán)形振蕩器

（a）原理性電路

（b）實(shí)用的改進(jìn)電路通常RC電路產(chǎn)生的傳輸延遲時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于門電路本身的傳輸延遲時(shí)間，所以在計(jì)算振蕩周期時(shí)可以只考慮RC電路的作用圖6.4.13圖6.4.12（b）電路的工作波形第五十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.4.14圖6.4.12（b）電路中電容C的充、放電等效電路（a）充電時(shí)的等效電路（b）放電時(shí)的等效電路電容C的充電時(shí)間為：（6.4.12）電容C的放電時(shí)間為：（6.4.13）（6.4.14）（6.4.15）第五十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五式（6.4.12）、（6.4.13）可簡(jiǎn)化為（6.4.16）（6.4.17）電路的振蕩周期近似等于（6.4.18）假定VOH=3V、VTH=1.4V，代入上式得（6.4.19）第五十六頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.4用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器圖6.4.15用施密特觸發(fā)器構(gòu)成的多諧振蕩器若使用的是CMOS施密特觸發(fā)器，而且VOH≈VDD，VOL≈0，有：圖6.4.16圖6.4.15電路的電壓波形圖(6.4.20)圖6.4.15電路占空比q不可調(diào)，若改成圖6.4.17就可改變電路q第五十七頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.4.17脈沖占空比可調(diào)的多諧振蕩器第五十八頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五【例6.4.3】已知圖6.4.15電路中的施密特觸發(fā)器為CMOS電路CC40106，試求該電路的振蕩周期解：由圖6.2.7（a）CC40106電壓傳輸特性上查到VT+=6.3V，VT-=2.7V。將數(shù)值代入式（6.4.20）得第五十九頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.4.5石英晶體多諧振蕩器在許多應(yīng)用場(chǎng)合下都對(duì)多諧振蕩器的振蕩頻率穩(wěn)定性有嚴(yán)格的要求。前面講的多諧振蕩器的振蕩頻率主要取決于門電路輸入電壓在充、放電過(guò)程中達(dá)到轉(zhuǎn)換電平所需時(shí)間，穩(wěn)定性不高第一，振蕩器中門電路的轉(zhuǎn)換電平本身不穩(wěn)定，容易受電源電壓和溫度變化的影響；第二，電路的工作方式容易受干擾，造成電路狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間的提前或滯后；第三，在電路狀態(tài)臨近轉(zhuǎn)換時(shí)電容的充、放電已經(jīng)比較緩慢，在這種情況下轉(zhuǎn)換電平微小的變化或輕微的干擾都會(huì)嚴(yán)重影響振蕩周期。第六十頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五目前普遍采用的一種穩(wěn)頻方法是在多諧振蕩器電路中接入石英晶體，組成石英晶體多諧振蕩器。圖6.4.18石英晶體的電抗頻率特性和符號(hào)外加電壓的頻率為f0時(shí)石英晶體的阻抗最小石英晶體接入多諧振蕩器的正反饋環(huán)路中以后，頻率為f0的電壓信號(hào)最容易通過(guò)，并在電路中形成正反饋，其他頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)石英晶體時(shí)被衰減。第六十一頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五石英晶體多諧振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體的固有諧振頻率f0，與外接電阻、電容無(wú)關(guān)。圖6.4.19石英晶體多諧振蕩器石英晶體諧振頻率f0由石英晶體的結(jié)晶方向和外形尺寸決定，具有極高的頻率穩(wěn)定性。頻率穩(wěn)定度（）達(dá)非對(duì)稱式多諧振蕩器電路也可以接入石英晶體構(gòu)成石英晶體多諧振蕩器，電路的振蕩頻率等于石英晶體的諧振頻率。第六十二頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五*6.4.6壓控振蕩器第六十三頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5555定時(shí)器及其應(yīng)用6.5.1555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)與功能555定時(shí)器是一種多用途的數(shù)字—模擬混合集成電路，可方便的構(gòu)成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器。555定時(shí)器在波形的產(chǎn)生與變換、測(cè)量與控制、家用電器、電子玩具等眾多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。所有雙極型產(chǎn)品型號(hào)最后的3位數(shù)碼都是555，所有CMOS產(chǎn)品型號(hào)最后4位數(shù)碼都是7555，它們的功能和外部引腳的排列完全相同。雙定時(shí)產(chǎn)品556（雙極型）和7556（CMOS型）。第六十四頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖6.5.1CB555的電路結(jié)構(gòu)圖截止高1截止高1不變不變1導(dǎo)通低1導(dǎo)通低××0TD狀態(tài)vOvI2vI1RD輸出輸入表6.5.1CB555的功能表CB555由比較器C1和C2，基本RS觸發(fā)器和集電極開路的三極管三部分組成。第六十五頁(yè)，共七十五頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.5.2用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器如果使555定時(shí)器的vC1和vC2的低電平信號(hào)發(fā)生在輸入電壓信號(hào)的不同電平，那么輸出與輸入之間的關(guān)系就構(gòu)成施密特觸發(fā)器特性圖6.5.2用555定時(shí)器接成的施密特觸發(fā)器